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Méthodes de la Biologie structurale

 Analyse de la structure des protéines(et autres biomacromolecules) par 

resonance magnétique nucléaire (RMN)

Burkhard Bechinger 

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Livres recommandés

La RMN des protéines

* Jeremy N. S. Evans, Biomolecular NMR spectroscopy, Oxford Univ. Press 1995

John Cavanagh, W.J. Fainbrother, A.G. Palmer III, N.J. Skelton: Protein NMR Spectroscopy, Principles and Practice, Academic Press (1996)

Kurt Wüthrich, NMR of proteins and nucleic acids, John Wiley & Son

Fondations de la RMN

recomande par un étudiant:

La RMN - Concepts, méthodes et applications (dunod) 2ème édition.

* Jeremy K.M. Sanders and Brian K. Hunter

Oxford University Press 1987 (Oxford, New York, Tokyo)

* Harald Günther: NMR-Spektroskopie, Thieme Verlag, Stuttgart, New York (traduit en Francais, English translation)

Robin K. Harris: Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy – A Physicochemical View, Longman Scientific & Technical, Essex

Daniel Canet : RMN - Concepts et méthodes, Inter Editions, Paris

P.J. Hore, J.A. Jones, S. Wimperis: NMR – The Toolkit, Oxford Chemistry Primers 92

Des chapitres sur RMN on retrouve aussi dans les livres chimie physique ou chimie organique comme:

www.protein-nmr.org.uk

recomande par des étudiants :http://mutuslab.cs.uwindsor.ca/schurko/ssnmr/ssnmr_schurko.pdf 

http://www.rmn.uhp-nancy.fr/Mutzenhardt/CPM-701-RMN.pdf 

http://www-keeler.ch.cam.ac.uk/http://www.kb.u-psud.fr/niveau2/enseignements/niveau3/etudmed/cours-irm/texte13.htm (aimantation nucléaire)

http://pharmacie.univ-lille2.fr/recherche/labos/physique/

http://www.chimie-sup.fr/rmn.html

La structure des biomolécules

livres de biochimie

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Le déplacement chimique etl‘analyse structurale de biomolécules (protéines)

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Le déplacement chimique (protéines)

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Le déplacement chimique (protéines)

comparaison du spectre1H d‘une ,petite protéine‘

et de l‘éthanol129 aa, 14.3 kDa

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Les déplacements chimiquesdes acides aminés

Tableaux de référence:Wüthrich (livre) ou

http://www.bmrb.wisc.edu/

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!

!

L‘indexe de

déplacement chimique-> structure

secondaire

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Le champ magnétique Bo

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SpectroscopiesInteractions ondes electromagnétiques - matière

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Sanders et al., JACS 1957

Un avantage des champsmagnétiques elevés

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La fréquence v est proportionel au rapport-gyromagnetique (=isotope) et à Bo

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Transformé de Fourier et Relaxation

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Induction libre et

transformé deFourrier 

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Superposition de plusieurs ondes

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Effet taille moléculaire du complexe

MW 25 kDa

2,5 kDa

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Residual Dipolar Coupling

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Bicelles = mixtures of long and short chainphospholipids (or detergents, petides etc.)

Δχ Bo2 > kT

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J J+RDC

106-92=14 Hz99-92= 7 Hz87-92= -5 Hz

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RMN en 2 dimensions et plus

L ( éi d 129 é id 14 kD

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Lysozyme (protéine de 129 résidues,14 kDagain en résolution

1D -----> 2D -----> 3D ---->

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RMN en 2 D:COSY, TOCSY, NOESY

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Systèmes des spinsdes acides aminés -RMN des protéines

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COSY d‘une petite protéine(BUSI - bull seminal inhibitor)

absolute value COSY DQF-COSY

incl. attribution des residues

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Total CorrelationSpectroscopy

(TOCSY)

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N a b g

COSY

g

b

a

N

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N a b g

TOCSY

g

b

a

N

N a b g

COSY

g

b

a

N

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COSY d‘une petite protéine

foculariser sur des regions

region methyl/methylenenon-résolu

frequences du système de spinpar TOCSY

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NOESYd‘un polypeptide

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NOESY d‘un polypeptide

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NOEs et structures sécondaires

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Couplage Jet expériences de correlation basé J

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Rappel: Couplage J

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Triangle de Pascal et Multiplicité des pics

ff

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Différentes allures à cause des couplages J

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Limitations du modèle vectoriel de Dirac (2)

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Couplage J et protéines

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Structure de la liaison peptidique

R2

R1

R3

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Relation deKarplus etprotéines

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Couplages J importants entre C-C, C-H, C-N, ...

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CaH(i-1)

NH(i)

C C

HNCA

HN(CO)CA

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Figure 4.10 : Strips des spectres HN(CO)CA (bleu) et HNCA (noir) pour les résidus 5 à 11 mettant en évidence l’attribution des Ca

( encadré noir) et du Cai-1) (encadré bleu) pour chaque résidu i et permettant ainsi l’attribution séquentielle ( pointillés rouges).

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Calcul des structures 3D des restraints géometriques

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RMN du solide (y inclus membranes, gels etc.)

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Rotation mécanique autour de l‘angle ,magique‘

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